膜富集-紫外光谱法快速检测自来水中痕量2-萘酚

李 龙，王海婷，缪文彬，王 蕾，蒋 伟，吴 婷*

(1.华东理工大学 上海市功能性材料化学重点实验室，上海 200237；2.上海出入境检验检疫局工业品与原材料检测技术中心，上海 200135)



膜富集-紫外光谱法快速检测自来水中痕量2-萘酚

李 龙1，王海婷2，缪文彬2，王 蕾1，蒋 伟2，吴 婷1*

(1.华东理工大学 上海市功能性材料化学重点实验室，上海 200237；2.上海出入境检验检疫局工业品与原材料检测技术中心，上海 200135)

基于紫外光谱结合膜富集技术，提出了一种快速、灵敏检测自来水中2-萘酚的方法。以尼龙滤膜(孔径0.22 μm)为富集材料，将富集到膜上的2-萘酚不经洗脱直接测定其漫反射紫外光谱，以实现定量分析目的。该方法方便快捷，大大提高了灵敏度。对pH值、样品体积和真空度等条件进行优化，并对方法的分析性能进行了评价。结果显示，2-萘酚的浓度与吸光度(波长为331 nm)在0.3～10 mg/L范围内用二次函数可得到良好的拟合关系，在0.3～1.0 mg/L和1.0～10 mg/L范围内呈分段的线性关系，相关系数(r2)分别为0.999 1和0.995 5。在最佳条件下，检出限达0.265 6 mg/L。该方法准确度和精密度较理想，适用于对自来水中2-萘酚的检测。

膜富集；固相紫外光谱法；2-萘酚；水

2-萘酚是重要的精细化学品中间体，广泛用于香料、染料、农药、药物的生产与制备，具有很好的市场前景，但其毒性大，难降解，对人体和环境会造成极大的危害。因此建立简便快速的2-萘酚定量分析方法对环境中萘酚废水的控制有重要意义[1-3]。

目前,2-萘酚的分析方法主要包括分光光度法、荧光光谱法、气相色谱-质谱法等[4-6]。紫外漫反射光谱法作为常规透射模式的补充，可用于固体样品的直接检测。紫外可见漫反射光谱能解决透射光谱不能解决的一些特殊问题，其理论虽早已有人提出，但其应用在近几年才日益受到重视。近年来，有人将富集技术与光谱检测技术有机结合发展了漫反射光谱检测技术[7-8]，即富集后的样品不经洗脱直接进行光谱检测，有效地解决了灵敏度低的问题。目前的膜富集紫外光谱法主要用于重金属离子的检测[9-11]，鲜少用于其他物质的检测。本文采用膜富集[12-15]的方法，以膜材料作为固相介质，将2-萘酚富集到膜上，之后不洗脱直接采集膜上富集物质的紫外光谱。方法简单、快速、成本低，膜上富集产物不被洗脱，避免了被洗脱液稀释，因此富集倍数非常高，大幅提高了方法的灵敏度。

1 实验部分

1.1 仪器、材料与试剂

紫外可见分光光度计220(赛默飞世尔科技有限公司)；pH计(PHS，梅特勒托利多仪器(上海)有限公司)；SHB三循环水真空泵(上海卫铠水仪器设备有限公司)。

尼龙膜(孔径0.22 μm，北京京启华诚科技发展有限公司)；聚醚砜膜(孔径0.22 μm，上海兴亚净化材料厂)；聚四氟乙烯膜(孔径0.22 μm，上海兴亚净化材料厂)；醋酸纤维素膜(孔径0.22 μm，上海兴亚净化材料厂)。

2-萘酚、NaOH(分析纯，国药集团化学试剂有限公司)；盐酸(36%，上海凌峰化学试剂有限公司)；实验用水为超纯水(电阻率为18.2 MΩ·cm)。

1.2 实验方法

2-萘酚标准溶液配制：准确称取2-萘酚用水溶解稀释，配成100 mg/L的2-萘酚储备液，使用时将标准液逐级稀释至所需浓度。

实验方法：将含有2-萘酚的溶液100 mL调至pH 6.0后，在0.07 MPa的真空度下抽滤富集至尼龙膜上，取出尼龙膜后自然风干，在尼龙膜上测量漫反射紫外光谱，取331 nm处的吸光度进行定量分析。

图1 2-萘酚及各种空白滤膜的紫外光谱Fig.1 UV spectra of 2-naphthol and different kinds of blank membranesPA：(nylon membrane,尼龙膜);PES:(polyethersulfone membrane,聚醚砜膜)；CA:(cellulose acetate membrane,醋酸纤维素膜)；PTFE:(polytetrafluoroethylene membrane,聚四氟乙烯膜);2-NF-NL and 2-NF-CA are 2-naphthol on nylon and cellulose acetate membranes,respectively (2-NF-NL and 2-NF-CA分别为2-萘酚在尼龙膜、醋酸纤维素膜的富集效果)

图2 pH值对2-萘酚富集效果的影响Fig.2 Effect of pH value on absorbance of 2-naphthol

图3 抽滤真空度对2-萘酚富集效果的影响Fig.3 Effect of vacuum degree on absorbance of 2-naphthol

图4 富集不同浓度2-萘酚的尼龙膜的紫外光谱Fig.4 UV spectra of different concentrations of 2-naphthol concentration of 2-naphthol(a-j):0.3,0.5,0.75,1,2,3,4,6,8,10 mg/L

2 结果与讨论

2.1 膜的选择

为了实现对2-萘酚的高效和选择性富集，滤膜在紫外区的吸收带应避开2-萘酚的紫外吸收带，以减少来自膜本身的干扰，同时滤膜需对2-萘酚具有良好的富集效果。

分别选取聚醚砜膜、醋酸纤维素膜、尼龙膜、聚四氟乙烯膜进行初步尝试，采集空白膜的漫反射紫外光谱，与2-萘酚的紫外光谱进行对比，结果如图1所示。由图1可知，2-萘酚在331 nm处有明显的吸收峰，因此选择331 nm为分析波长。不同的微孔滤膜具有不同的吸收带，在分析波长附近，聚四氟乙烯滤膜和聚醚砜膜的干扰较大，醋酸纤维素滤膜和尼龙滤膜的干扰较小。相同条件下尼龙膜上富集2-萘酚的光谱信号更强，表明尼龙膜对2-萘酚的富集效果比醋酸纤维素滤膜的效果好，因此选择尼龙膜作为富集材料。

2.2 实验条件的优化

2.2.1 pH值的优化 由于不同pH值下2-萘酚在溶液中的形态不同，造成其溶解度不尽相同，因此，溶液的pH值是影响2-萘酚吸附效果的重要因素。

配制9组相同浓度的2-萘酚溶液，逐滴加入一定浓度的盐酸或氢氧化钠溶液调节其pH值，按实验方法测定紫外光谱，波长331 nm处的吸光度随pH值的变化如图2所示。2-萘酚在碱性环境中的溶解度会相应增大，因此膜富集效果较差，吸光度相对较低。当pH值降低时，2-萘酚的溶解度降低，利于富集，因此吸光度相应增加。数据点测量之间的标准偏差在pH>6.0时相对较小，当pH<5.0时，标准偏差相对较大，且在pH 3.0以下时，由于溶液酸度太强会对尼龙膜造成一定的破坏，对测量结果有影响。因此，为了保证2-萘酚的稳定性及得到较好的实验结果，后续实验在pH 6.0下进行。

2.2.2 样品溶液体积的优化 样品溶液的体积不仅影响抽滤时间的长短，也影响检测灵敏度。分别配制8份相同浓度、相同pH值、不同体积的2-萘酚溶液，按照上述实验步骤用尼龙膜富集各溶液，紫外光谱测定。结果显示，当样品体积小于150 mL时，吸光度随着样品溶液体积的增大而增大，而当样品溶液体积超过150 mL时，吸光度不再有明显的增加，说明表面吸附趋于饱和。因此，实验选择样品溶液的最佳体积为150 mL。

2.2.3 抽滤真空度的优化 抽滤真空度的大小将直接影响抽滤的速率，并对富集过程产生一定的影响。为了选择合适的抽滤真空度，分别配制8组相同浓度的2-萘酚溶液，在不同真空度下富集各个溶液。图3为2-萘酚溶液在不同真空度条件下吸光度的变化情况。由图可知，不同真空度下2-萘酚的富集效果相差较大。当真空度为0.07 MPa时，吸光度达到最大值。因此，后续实验选择抽滤真空度为0.07 MPa。

2.2.4 标准曲线的建立 在最佳实验条件下(样品溶液pH 6.0、样品体积为150 mL、抽滤真空度为0.07 MPa)，对浓度为0.3～10 mg/L的2-萘酚溶液进行富集及紫外检测。光谱如图4所示，331 nm处的吸光度随着2-萘酚浓度的增加而增大，其变化趋势符合二次函数，为了更好地评价方法的分析性能，采用分段线性建立标准曲线。

结果表明，在0.3～1.0 mg/L浓度范围内，331 nm处的吸光度值(y)与2-萘酚浓度(x,mg/L)的线性方程为y=0.228 8x+0.030 72，r2=0.999 1。在1.0～10 mg/L浓度范围内的线性方程为y=0.010 13x+0.225 1，r2=0.995 5。采用0.3～1.0 mg/L浓度范围的回归方程，5次空白样品在331 nm处吸光度测定值的标准偏差为0.020 3，按其3倍标准偏差计算出方法的检出限(3S/N)为0.265 6 mg/L。

2.3 自来水中2-萘酚的测定

为评价方法的准确度和精密度，富集600 mL自来水于尼龙膜上，采用漫反射光谱未检测到2-萘酚，可以判断自来水中2-萘酚的含量低于该方法的检出限。向自来水中加入不同浓度的2-萘酚进行加标回收测试。配制6组不同浓度的2-萘酚加标模拟样品，通过膜富集-固相紫外光谱法进行2-萘酚含量的测定，结果如表1所示。样品检测结果与真实浓度非常吻合，加标回收率为98.0%～101.2%，相对标准偏差(RSD)为0.54%～0.61%。

表1 自来水中2-萘酚样品的检测结果

Table 1 Determination results of 2-naphthol in water samples

No．Added(mg/L)Found(mg/L)Recovery/%RSD(%，n=4)1010009898006120250247988057304004041010059405005061012054506506551008057608008061008058

3 结 论

本文采用膜富集-固相紫外光谱法对水溶液中的2-萘酚进行定量检测。选取尼龙膜作为固相吸附基质，待测组分经高效富集后在膜上直接进行紫外检测，方法操作简单、快速，无需使用大量的有机溶剂，且灵敏度较高。优化条件下，2-萘酚吸光度与其浓度在0.3～10 mg/L范围内呈分段线性关系，相关系数不低于0.995 5。该方法对自来水检测的准确度和精密度良好，回收率为98.0%～101.2%，RSD为0.54%～0.61%。

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Rapid Detection of Trace Amount 2-Naphthol in Tapwater by Membrane Enrichment-UV Spectrometry

LI Long1,WANG Hai-ting2,MIAO Wen-bin2,WANG Lei1,JIANG Wei2,WU Ting1*

(1.Shanghai Key Laboratory of Functional Materials Chemistry,East China University of Science and Technology, Shanghai 200237,China;2.Technical Center for Industrial Products and Raw Materials Inspection and Testing,Shanghai Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau,Shanghai 200135,China)

A rapid,sensitive method based on membrane enrichment-solid phase UV spectrometry for the determination of 2-naphthol in tapwater was developed.The enrichment material is nylon membrane(pore size:0.22 μm).UV spectrum of 2-naphthol was acquired after enrichment without further treatment for quantitative analysis.The method is rapid and sensitive.The influences of pH value,sample volume,and vacuum degree were optimized,and the analysis capacity was evaluated.The result showed that there is a quadratic relationship between UV absorbance(wavelength:331 nm) and concentration of 2-naphthol in the range of 0.3-10 mg/L.There are two linear relationships in the ranges of 0.3-1.0 mg/L and 1.0-10 mg/L with correlation coefficients of 0.999 1 and 0.995 5,respectively.Under the optimum conditions,the limit of detection(LOD) was 0.265 6 mg/L.The accuracy and precision of the method are satisfactory,which could be used for the detection of 2-naphthol in tapwater.

membrane enrichment；solid phase UV spectrometry;2-naphthol；water

2015-07-22；

2015-08-24

上海出入境检验检疫局2015年科研项目(HK012-2015)；国家质检总局科技计划项目(2014IK077)

实验技术

10.3969/j.issn.1004-4957.2016.03.016

O657.3；O625.313

A

1004-4957(2016)03-0347-04

*通讯作者：吴 婷，博士，工程师，研究方向：光谱分析，Tel:021-64252107，E-mail:wu_ting@ecust.edu.cn